[发明专利]半导体装置中硅化钴层的形成方法有效

申请号：	201710405450.2	申请日：	2017-06-01
公开（公告）号：	CN108987249B	公开（公告）日：	2021-08-17
发明（设计）人：	华强;郑清忠;周耀辉	申请（专利权）人：	无锡华润上华科技有限公司
主分类号：	H01L21/02	分类号：	H01L21/02;H01L21/3205
代理公司：	广州华进联合专利商标代理有限公司 44224	代理人：	李文渊
地址：	214028 江苏省无***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	半导体装置中硅化钴层形成方法
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【说明书】：

本发明涉及一种半导体装置中硅化钴层的形成方法，包括：形成硅层；生成包含氢自由基的等离子体，对所述硅层进行表面处理，并将处理后的气体抽走；在所述处理后的硅层表面形成钴；使所述硅层与钴反应形成硅化钴层。本发明对硅表面使用包含氢自由基的等离子体进行预处理，工艺稳定，应用范围广泛，可以较彻底的清除硅基底表面的活性悬挂键，从而改善硅基底的表面特性，最终形成均匀充分的低阻相CoSi_x。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体装置中硅化钴层的形成方法。

背景技术

在小线宽(≤0.13微米)CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺中，硅化钴(CoSi_x)是金属与半导体连接所广泛所采用的材料，其作为半导体之基电极与金属导线之间的连接(Inter-Connect)在器件中工作。低阻相CoSi_x的品质对产品的良率及器件特性有着至关重要的影响，CoSi_x成相不完全或成相不均匀会导致产品重大良率损失或器件失效。例如在0.13微米低功率器件的工艺中，由于CoSi_x成相不均匀导致产品漏电，器件失效的例子屡见不鲜。究其原因，CoSi_x的生成机制为钴沉积于硅表面，加热从而在一定温度下反应生成低阻相CoSi_x，而Co本身是一种对硅表面非常敏感的材料，硅表面非常微小的变化就会导致CoSi_x的成相发生较大变化。

发明内容

基于此，有必要提供一种半导体装置中硅化钴层的形成方法。

一种半导体装置中硅化钴层的形成方法，包括：形成硅层；生成包含氢自由基的等离子体，对所述硅层进行表面处理，并将处理后的气体抽走；在所述处理后的硅层表面形成钴；使所述硅层与钴反应形成硅化钴层。

在一个实施例中，还包括滤除所述等离子体中的极性离子及电子的步骤，所述对所述硅层进行表面处理是使用滤除后的等离子体进行处理。

在一个实施例中，所述滤除所述等离子体中的极性离子及电子的步骤是使用金属滤网滤除。

在一个实施例中，所述生成包含氢自由基的等离子体的步骤中，反应气体包括提供氢自由基的第一气体和起稀释氢自由基的作用以控制反应速度的第二气体。

在一个实施例中，所述第一气体包括甲烷，所述第二气体包括氦气。

在一个实施例中，所述生成包含氢自由基的等离子体的步骤，是使用微波形成等离子体。

在一个实施例中，所述对所述硅层进行表面处理的步骤，反应温度为200摄氏度～300摄氏度。

在一个实施例中，所述生成包含氢自由基的等离子体，对所述硅层进行表面处理的步骤中，甲烷和氦气的总流量为250每分钟标准毫升～400每分钟标准毫升。

在一个实施例中，所述生成包含氢自由基的等离子体，对所述硅层进行表面处理的步骤中，通入的甲烷和氦气的比例为1:5～1:7。

在一个实施例中，所述在所述处理后的硅层表面形成钴的步骤之前，还包括用稀释的氢氟酸对所述处理后的硅层表面进行清洗的步骤。